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题型:简答题
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简答题

如图(a)所示,一个电阻值为r=1Ω,匝数n=100匝的圆形金属线圈与阻值为R=4Ω的电阻R连结成闭合回路.线圈的直径D=0.4m,在线圈中边长为L=0.1m的正方形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场,磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图(b)所示.导线的电阻不计.求0至2s时间内

(1)通过电阻R上的电流大小和方向;

(2)通过电阻R上的电量q及电阻R上产生的热量.

正确答案

解:(1)由B-t图象可知,=T/s=0.2T/s

由法拉第电磁感应定律得:E=n=nS=nl2=100×0.2×0.12V=0.2V

则流过R1的电流:I==A=0.04A

根据楞次定律判断知,通过R的电流方向由M到N.  

(2)通过电阻R上的电量:q=It=0.04×2C=0.08C

R上产生的热量:Q=I2Rt=0.042×4×2J=1.28×10-2J

答:(1)通过电阻R上的电流大小为0.04A,方向由M到N;

(2)通过电阻R上的电量q为0.08C,电阻R上产生的热量为1.28×10-2J.

解析

解:(1)由B-t图象可知,=T/s=0.2T/s

由法拉第电磁感应定律得:E=n=nS=nl2=100×0.2×0.12V=0.2V

则流过R1的电流:I==A=0.04A

根据楞次定律判断知,通过R的电流方向由M到N.  

(2)通过电阻R上的电量:q=It=0.04×2C=0.08C

R上产生的热量:Q=I2Rt=0.042×4×2J=1.28×10-2J

答:(1)通过电阻R上的电流大小为0.04A,方向由M到N;

(2)通过电阻R上的电量q为0.08C,电阻R上产生的热量为1.28×10-2J.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,面积为0.5m2的50匝线圈处在匀强磁场中,磁场方向垂直线圈平面,已知磁感应强度随时间变化规律为B=(3+0.4t)T,电阻R1=10Ω,线圈电阻不计,试求:

(1)回路中的感应电动势;

(2)回路中的电流.

正确答案

解:(1)由磁感应强度B随时间变化规律为B=2-0.2t(T),可知:=0.4 T/s

则:E=nS=50×0.4×0.5V=10 V

(2)电路的总电流为I,则有:

I==A=1A

答:(1)回路的感应电动势为10V;

(2)回路中的感应电流强度是1A.

解析

解:(1)由磁感应强度B随时间变化规律为B=2-0.2t(T),可知:=0.4 T/s

则:E=nS=50×0.4×0.5V=10 V

(2)电路的总电流为I,则有:

I==A=1A

答:(1)回路的感应电动势为10V;

(2)回路中的感应电流强度是1A.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,在物理实验中,常用“冲击式电流计”来测定通过某闭合电路的电荷量.探测器线圈和冲击电流计串联后,又能测定磁场的磁感应强度.已知线圈匝数为n,面积为S,线圈与冲击电流计组成的回路电阻为R.把线圈放在匀强磁场时,开始时线圈与磁场方向垂直,现将线圈翻转180°,冲击式电流计测出通过线圈的电荷量为q,由此可知,被测磁场的磁感应强度B=______

正确答案

解:由法拉第电磁感应定律:E=n可求出感应电动势大小,

再由闭合电路欧姆定律I= 可求出感应电流大小,

根据电量的公式q=It,可得q=n

由于开始线圈平面与磁场垂直,现把探测圈翻转180°,则有△∅=2BS

所以由上公式可得:q=n,则磁感应强度B=

故答案为:

解析

解:由法拉第电磁感应定律:E=n可求出感应电动势大小,

再由闭合电路欧姆定律I= 可求出感应电流大小,

根据电量的公式q=It,可得q=n

由于开始线圈平面与磁场垂直,现把探测圈翻转180°,则有△∅=2BS

所以由上公式可得:q=n,则磁感应强度B=

故答案为:

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题型:简答题
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简答题

如图所示,间距为L的平行光滑金属导轨与水平面的夹角为θ,导轨电阻不计.导体棒ab、cd垂直导轨放置,棒长均为L,电阻均为R,且与导轨电接触良好.ab棒处于垂直导轨平面向上、磁感应强度Bl随时间均匀增加的匀强磁场中.cd棒质量为m,处于垂直导轨平面向上、磁感应强度恒为B2的匀强磁场中,恰好保持静止.ab棒在外力作用下也保持静止,重力加速度为g.

(1)求通过cd棒中的电流大小和方向.

(2)在t0时间内,通过ab棒的电荷量q和ab棒产生的热量Q.

(3)若零时刻Bl等于零,ab棒与磁场Bl下边界的距离为L0,求磁感应强度Bl随时间t的变化关系.

正确答案

解:(1)设通过cd棒中的电流大小为I,

由平衡条件有:B2IL=mgsinθ;

解得:I=

由左手定则可知,电流的方向为c到d;

(2)电荷量q=It0

解得:q=

根据焦耳定律,则产生的热量为Q=I2Rt0

解得:Q=

(3)根据闭合电路欧姆定律,可得电动势:E=2IR;

根据法拉第电磁感应定律,则有:E=

而B1=

解得:B1=

答:(1)通过cd棒中的电流大小和方向为c到d.

(2)在t0时间内,通过ab棒的电荷量q和ab棒产生的热量

(3)若零时刻Bl等于零,ab棒与磁场Bl下边界的距离为L0,磁感应强度Bl随时间t的变化关系B1=

解析

解:(1)设通过cd棒中的电流大小为I,

由平衡条件有:B2IL=mgsinθ;

解得:I=

由左手定则可知,电流的方向为c到d;

(2)电荷量q=It0

解得:q=

根据焦耳定律,则产生的热量为Q=I2Rt0

解得:Q=

(3)根据闭合电路欧姆定律,可得电动势:E=2IR;

根据法拉第电磁感应定律,则有:E=

而B1=

解得:B1=

答:(1)通过cd棒中的电流大小和方向为c到d.

(2)在t0时间内,通过ab棒的电荷量q和ab棒产生的热量

(3)若零时刻Bl等于零,ab棒与磁场Bl下边界的距离为L0,磁感应强度Bl随时间t的变化关系B1=

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题型:简答题
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简答题

如图(甲)所示,一固定的矩形导体线圈水平放置,线圈的两端接一只小灯泡,在线圈所在空间内均匀分布着与线圈平面垂直的磁场.已知线圈的匝数N=200匝,电阻r=2.0Ω,所围成矩形的面积S=0.080m2,小灯泡的电阻R=18.0Ω,磁场的磁感应强度随时间如图乙所示的规律变化,线圈中产生的感应电动势的瞬时值的表达式为,其中Bm为磁感应强度的最大值,T为磁场变化的周期.不计灯丝电阻随温度的变化,求:

(1)线圈中产生感应电动势的最大值

(2)通过小灯泡电流的有效值

(3)小灯泡消耗的电功率在磁感应强度变化0~ 的时间内,通过小灯光的电荷量.

正确答案

解:(1)因为线圈中产生的感应电流变化的周期与磁场变化的周期相同,所以由图象可知,线圈中产生交变电流的周期为T=6.28×10-2s.    

所以线圈中感应电动势的最大值为:Em=NBmS•=200×1.0×10-2×0.080×V=16V

(2)根据欧姆定律,电路中电流的最大值为: 

通过小灯泡电流的有效值为:            

(3)灯泡消耗的电功率为:P=I2R=(0.42×18.0W=5.76W             

在磁感应强度变化周期内,线圈中感应电动势的平均值:     

通过灯泡的平均电流:                   

通过灯泡的电荷量:.  

答:(1)线圈中产生感应电动势的最大值为16V.

(2)通过小灯泡电流的有效值为0.4A.

(3)小灯泡消耗的电功率在磁感应强度变化0~ 的时间内为5.76W,通过小灯光的电荷量为8.0×10-3C.

解析

解:(1)因为线圈中产生的感应电流变化的周期与磁场变化的周期相同,所以由图象可知,线圈中产生交变电流的周期为T=6.28×10-2s.    

所以线圈中感应电动势的最大值为:Em=NBmS•=200×1.0×10-2×0.080×V=16V

(2)根据欧姆定律,电路中电流的最大值为: 

通过小灯泡电流的有效值为:            

(3)灯泡消耗的电功率为:P=I2R=(0.42×18.0W=5.76W             

在磁感应强度变化周期内,线圈中感应电动势的平均值:     

通过灯泡的平均电流:                   

通过灯泡的电荷量:.  

答:(1)线圈中产生感应电动势的最大值为16V.

(2)通过小灯泡电流的有效值为0.4A.

(3)小灯泡消耗的电功率在磁感应强度变化0~ 的时间内为5.76W,通过小灯光的电荷量为8.0×10-3C.

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,图甲中的直导线AB通以交变电流i,i的变化规律如乙图(电流的正方向对应着电流从A到B),导线AB的右方有不闭合的线圈,则线圈C端比D端电势高而且有最大电势差的时刻是(  )

At1时刻

Bt2时刻

Ct3时刻

Dt4时刻

正确答案

B

解析

解:在0~t1,电流方向水平向下,大小增加,则由右手螺旋定则可知:金属线圈的磁场方向垂直向外,且大小增加.根据E==S,而 决定,同理,由图象可知,t2、t4时刻的 最大,因此t2、t4时刻a、b两点电势差达到最大,再根据楞次定律可知,t2时刻线圈C端比D端电势高,而t4时刻线圈C端比D端电势低.故B正确;ACD错误;

故选:B.

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题型:简答题
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简答题

(2015秋•双鸭山校级期末)在如图甲所示的电路中,螺线管匝数n=1000匝,横截面积S=20cm2.螺线管导线电阻r=1.0Ω,R1=3.0Ω,R2=4.0Ω,C=30μF.在一段时间内,穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化.求:

(1)求螺线管中产生的感应电动势;

(2)S断开后,求流经R2的电量.

正确答案

解:(1)感应电动势:E=n=nS=1000××0.0020=0.8V;

(2)电路电流I===0.1A,

电阻R2两端电压U2=IR2=0.1×4=0.4V,

电容器所带电荷量Q=CU2=30×10-6×4=1.2×10-5C,

S断开后,流经R2的电量为1.2×10-4C;

答:(1)螺线管中产生的感应电动势为0.8V;(2)S断开后,流经R2的电量为1.2×10-5C.

解析

解:(1)感应电动势:E=n=nS=1000××0.0020=0.8V;

(2)电路电流I===0.1A,

电阻R2两端电压U2=IR2=0.1×4=0.4V,

电容器所带电荷量Q=CU2=30×10-6×4=1.2×10-5C,

S断开后,流经R2的电量为1.2×10-4C;

答:(1)螺线管中产生的感应电动势为0.8V;(2)S断开后,流经R2的电量为1.2×10-5C.

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题型: 单选题
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单选题

(2016•黄浦区一模)如图所示,一正方形线圈的匝数为n,边长为a,线圈平面与匀强磁场垂直,且一半处在磁场中,在△t时间内,磁感应强度的方向不变,大小由B均匀增大到2B,在此过程中,线圈中产生的感应电动势为(  )

A

B

C

D

正确答案

A

解析

解:根据法拉第电磁感应定律有:

E=N=NS=na2=,故A正确,BCD错误;

故选:A.

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题型:填空题
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填空题

有面积为0.01m2的单匝矩形线圈,垂直于磁感应强度为0.4T的匀强磁场放置,若它以某条边为轴转过90°,用时间0.01s,则在此过程中,穿过线圈的磁通量变化量为______,磁通量的变化率为______Wb/s,线圈内的平均感应电动势为______

正确答案

0.004Wb

0.4

0.4V

解析

解:磁通量的变化量:△Φ=Φ21=0-0.4×0.01=-0.004Wb,负号表示方向;

磁通量的变化率为:==0.4Wb/s;

平均感应电动势:E=N=1×0.4=0.4V;

故答案为:0.004Wb,0.4,0.4V.

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题型: 多选题
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多选题

矩形导线框abcd固定在匀强磁场中,磁感线的方向与导线框所在平面垂直.规定磁场的正方向垂直于纸面向里,磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示.则下列i-t图象中可能正确的是(  )

A

B

C

D

正确答案

C,D

解析

解:由图可知,0-1s内,线圈中磁通量的变化率相同,故0-1s内电流的方向相同,由楞次定律可知,电路中电流方向为逆时针;同理可知,1-2s内电路中的电流为顺时针,2-3s内,电路中的电流为顺时针,3-4s内,电路中的电流为逆时针,由E=可知,电路中电流大小恒定不变.由于没有规定电流的正方向,故选项CD正确,AB错误.

故选:CD

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题型: 多选题
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多选题

如图甲所示,矩形导线框abcd放在匀强磁场中,磁感线方向与线圈平面垂直,磁感应强度B随时间变化的图象如图乙所示,t=0时刻,磁感应强度的方向垂直纸面向里.在0~4s时间内,线框中的感应电流(规定顺时针方向为正方向)、ab边所受安培力(规定向上为正方向)随时间变化的图象分别为下图中的(  )

A

B

C

D

正确答案

A,D

解析

解:A、由图可知,0-2s内,线圈中磁通量的变化率相同,故0-2s内电流的方向相同,由楞次定律可知,电路中电流方向为顺时针,即电流为正方向;

同理可知,2-4s内电路中的电流为逆时针,电流为负的,且两段时间内电流强度大小时等,故A正确,B错误;

C、由法拉第电磁感应定律可知,感应电动势:E==S是定值,电路中电流大小I=恒定不变,由F=BIL可知,F与B成正比;由左手定律可知,0-1s内与2-3s内安培力向上,为正的,1-2s内与3-4s内安培力向下,为负的,故C错误,D正确;

故选:AD.

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题型:简答题
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简答题

(2015春•广安校级月考)如图(a)所示,一个电阻值为r=5Ω,匝数为n=50匝的正方形金属线框,线框的边长为L=20cm,与阻值为R=15Ω的电阻连接成闭合回路.线框区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场,磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图(b)所示.导线的电阻不计.求:

(1)通过电阻R上的电流大小和方向?

(2)电压表的示数为多少?

正确答案

解:(1)由楞次定律知该电流由a向b通过R;  

由法拉第电磁感应定律得感应电动势为E=n

△Φ=△B•L2     

由闭合电路的欧姆定律I=

从图象可知:==10T/s

联立以上几式解得:通过R的电流大小为I==1A;

(2)由U=IR=1×15=15V;

那么电压表的示数为15V;

答:(1)通过电阻R上的电流大小1A和方向由a向b通过R;

(2)电压表的示数为15V.

解析

解:(1)由楞次定律知该电流由a向b通过R;  

由法拉第电磁感应定律得感应电动势为E=n

△Φ=△B•L2     

由闭合电路的欧姆定律I=

从图象可知:==10T/s

联立以上几式解得:通过R的电流大小为I==1A;

(2)由U=IR=1×15=15V;

那么电压表的示数为15V;

答:(1)通过电阻R上的电流大小1A和方向由a向b通过R;

(2)电压表的示数为15V.

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题型:简答题
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简答题

如图甲所示,在一个正方形金属线圈区域内,存在着磁感应强度B随时间t变化的匀强磁场,变化情况如图乙所示,磁场的方向与线圈平面垂直.金属线圈的面积S=0.20m2,匝数n=100匝,线圈电阻r=10Ω.线圈与电阻R构成闭合回路,R=40Ω.求:

(1)t=2.0s时,通过电阻R的感应电流的大小;

(2)t=5.0s时,电阻R消耗的电功率;

(3)0-0.6s内整个闭合电路中产生的热量.

正确答案

解:(1)根据法拉第电磁感应定律,0~4.0s时间内线圈中磁通量均匀变化,产生恒定的感应电流.

      t1=2.0s时的感应电动势E1=n=n

根据闭合电路欧姆定律,闭合回路中的感应电流I1=

解得  I1==0.02A                                      

   (2)由图象可知,在4.0s~6.0s时间内,线圈中产生的感应电动势E2=n=n

根据闭合电路欧姆定律,t2=5.0s时闭合回路中的感应电流I2==0.8A

在t=5.0s时刻,电阻R消耗的电功率P=I22R=0.82×40=0.256W.

   (3)根据焦耳定律,0~4.0s内闭合电路中产生的热量

        Q1=I12(r+R)△t1=0.8 J                   

    闭合电路中产生的热量 Q2=I22(r+R)△t2=6.4J

 故0~6.0s内整个闭合电路中产生的热量Q=Q1+Q2=7.2J.

答:(1)在t=2.0s时刻,通过电阻R的感应电流的大小为0.02A;

    (2)在t=5.0s时刻,电阻R消耗的电功率为0.256W;

    (3)0~6.0s内整个闭合电路中产生的热量为7.2J.

解析

解:(1)根据法拉第电磁感应定律,0~4.0s时间内线圈中磁通量均匀变化,产生恒定的感应电流.

      t1=2.0s时的感应电动势E1=n=n

根据闭合电路欧姆定律,闭合回路中的感应电流I1=

解得  I1==0.02A                                      

   (2)由图象可知,在4.0s~6.0s时间内,线圈中产生的感应电动势E2=n=n

根据闭合电路欧姆定律,t2=5.0s时闭合回路中的感应电流I2==0.8A

在t=5.0s时刻,电阻R消耗的电功率P=I22R=0.82×40=0.256W.

   (3)根据焦耳定律,0~4.0s内闭合电路中产生的热量

        Q1=I12(r+R)△t1=0.8 J                   

    闭合电路中产生的热量 Q2=I22(r+R)△t2=6.4J

 故0~6.0s内整个闭合电路中产生的热量Q=Q1+Q2=7.2J.

答:(1)在t=2.0s时刻,通过电阻R的感应电流的大小为0.02A;

    (2)在t=5.0s时刻,电阻R消耗的电功率为0.256W;

    (3)0~6.0s内整个闭合电路中产生的热量为7.2J.

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题型:填空题
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填空题

如图所示在水平金属导轨上有一电阻R=0.1Ω,金属杆ab与导轨组成一闭合矩形电路,两条导轨间距L1=40cm,矩形导轨长L2=50cm,导轨区域处于与水平面成300角的匀强磁场中,磁感应强度随时间变化规律是B=(2+0.2t)T,若t=10s时ab仍静止,导轨与ab的电阻不计,则这时流经ab的电流I=______A,杆ab所受摩擦力为______N.

正确答案

0.2

1.16

解析

解:根据法拉第电磁感应定律得,=

则电流的大小I=

根据共点力平衡得,f=FAcos60°

FA=BIL1=2×0.2×0.4N=0.16N.

故答案为:0.2,0.16;

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题型: 单选题
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单选题

一矩形线圈位于一个方向垂直线圈平面向里的磁场中,如图所示,磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示.以I表示线圈中的感应电流,以图甲线圈上箭头所示方向的电流为正,则以下的I-t图中正确的是(  )

A

B

C

D

正确答案

A

解析

解:由感应定律和欧姆定律得:I===,所以线圈中的感应电流决定于磁感应强度B随t的变化率.

由图乙可知,0~1时间内,B增大,Φ增大,感应磁场与原磁场方向相反(感应磁场的磁感应强度的方向向外),

由右手定则感应电流是逆时针的,因而是负值.所以可判断0~1s为负的恒值;1~2s为零;2~3s为为正的恒值,故A正确,BDC错误.

故选:A.

下一知识点 : 电磁波及其应用
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